ES2627005T3

ES2627005T3 - Nuevos materiales y métodos para dispersar nanopartículas en matrices con altos rendimientos cuánticos y estabilidad

Info

Publication number: ES2627005T3
Application number: ES13710563.1T
Authority: ES
Inventors: Shu Xu; Rifat Ata Mustafa Hikmet
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: BR112014018744A8; BR112014018744B1; CN104105739B; EP2809710B1; BR112014018744A2; KR20140126363A; CN104105739A; EP2809710A2; WO2013114254A3; JP2015516467A; US20140369024A1; US9701897B2; KR102043269B1; WO2013114254A2; JP6118825B2; RU2014135769A; RU2627378C2

Abstract

Un procedimiento para la producción de un polímero sólido con las nanopartículas luminiscentes incluidas en el polímero, comprendiendo el procedimiento los elementos de proceso: (1) mezclar (i) nanopartículas, especialmente nanopartículas luminiscentes, con una superficie externa recubierta con moléculas de protección que comprende un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional y (ii) un precursor de un polímero sólido, y (2) permitir que se forme el polímero sólido, produciendo de este modo el polímero sólido con nanopartículas incluidas; en el que el primer grupo funcional está configurado para unirse a la superficie exterior del punto cuántico y en el que el segundo grupo funcional tiene una o más funciones seleccionadas del grupo que consiste en (a) ser miscible con el precursor del polímero sólido y (b) ser capaz de reaccionar con el precursor del polímero sólido, en el que las moléculas de protección comprenden dos tipos de moléculas de protección, en donde el primer grupo funcional del primer tipo de moléculas de protección comprende un ión metálico que tiene una funcionalidad de coordinación, y en el que el primer grupo funcional del segundo tipo de moléculas de protección tiene una funcionalidad de base de Lewis.

Description

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DESCRIPCION

Nuevos materiales y metodos para dispersar nanopartfculas en matrices con altos rendimientos cuanticos y estabilidad

CAMPO DE LA INVENCION

La invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de un poKmero solido con las nanopartfculas luminiscentes incrustadas en el poUmero, a un artfculo polimerico as^ obtenido y a una unidad de iluminacion que comprende dicho poKmero o artfculo polimerico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El uso de nanopartfculas, tales como puntos cuanticos (QD), para aplicaciones de iluminacion es conocido en la tecnica. El documento US20110240960, por ejemplo, describe un dispositivo emisor de luz que comprende una fuente emisora de luz, un primer convertidor de longitud de onda de punto cuantico dispuesto por encima de la fuente emisora de luz, comprendiendo el primer convertidor de longitud de onda de punto cuantico, una pluralidad de primeros puntos cuanticos para generar luz convertida en longitud de onda mediante la conversion de la longitud de onda de luz de la fuente emisora de luz, un primer medio dispersivo que incluye los primeros puntos cuanticos dispersivos en el mismo y un primer sellador para sellar toda la superficie exterior del medio dispersivo que incluye los primeros puntos cuanticos en un paquete.

Se aplica un primer encapsulante para encapsular toda la superficie exterior del primer convertidor de longitud de onda de punto cuantico. Ademas, un segundo convertidor de longitud de onda de punto cuantico esta dispuesto por encima del primer convertidor de longitud de onda de punto cuantico, comprendiendo el segundo convertidor de longitud de onda de punto cuantico una pluralidad de segundos puntos cuanticos para generar luz convertida en longitud de onda convirtiendo la longitud de onda de luz de la fuente emisora de luz, y un segundo medio dispersivo que incluye los segundos puntos cuanticos en forma dispersiva en el mismo, y un segundo sellador para sellar toda la superficie exterior del segundo medio dispersivo que incluye los segundos puntos cuanticos en un paquete, en donde el primer convertidor de longitud de onda de punto cuantico, el segundo convertidor de longitud de onda de punto cuantico y la fuente emisora estan separados entre sf El segundo encapsulante esta dispuesto sobre toda la superficie exterior del segundo convertidor de longitud de onda de punto cuantico y para encapsular toda la superficie exterior del segundo convertidor de longitud de onda de punto cuantico. Ademas, la fuente emisora de luz es un diodo emisor de luz o un diodo laser.

SUMARIO DE LA INVENCION

Las nanopartfculas, tal como los puntos cuanticos (QD), han demostrado ser muy interesantes en aplicaciones de iluminacion. Podnan, por ejemplo, servir como fosforo inorganico en la conversion de luz azul en otros colores y tienen la ventaja de una banda de emision relativamente estrecha y la ventaja de color ajustable por el tamano de los QD para poder obtener luz blanca pura de alta calidad.

Hasta ahora, la inclusion de nanopartfculas en muchos tipos de polfmeros parece conducir a la agregacion de las nanopartfculas. Las moleculas de proteccion descritas tienen una estabilidad fotoqmmica bastante baja y las moleculas de proteccion son usualmente sensibles en el aire.

Por lo tanto, es un aspecto de la invencion se proporciona un sistema alternativo de nanopartfculas polimericas, especialmente un sistema de puntos cuanticos de polfmero. Especialmente, un aspecto de la invencion es proporcionar un procedimiento alternativo para la produccion de dicho polfmero con nanopartfculas incluidas. Ademas, un aspecto de la invencion es proporcionar un artfculo polimerico alternativo con nanopartfculas incluidas en el mismo. Sin embargo, un aspecto adicional es proporcionar una unidad de iluminacion alternativa que comprende dicho polfmero con QD incluidos. Preferiblemente, el procedimiento alternativo y/o el artfculo polimerico alternativo y/o la unidad de iluminacion alternativa obvian al menos parcialmente uno o mas de los inconvenientes antes descritos (y tambien los descritos mas adelante) de las soluciones de la tecnica anterior.

Entre otros, en el presente documento se sugiere utilizar una Tg alta, tal como de al menos 120°C, aun mas especialmente al menos 150°C, incluso mas especialmente al menos 200°C, y polfmeros fotoqmmicos estables, por ejemplo, polfmero que contiene silicona, como material de matriz con alta estabilidad. Los polfmeros que contienen silicio tales como PDMS y Silres (resinas de silicona) pueden tener una estabilidad termica y/o transparencia a la luz mucho mas altas que las soluciones de la tecnica anterior. Sin embargo, los QD con moleculas de proteccion superficial convencionales no se dispersan en siliconas y muestran agregacion que conduce a la extincion. Por lo tanto, todavfa es un reto mezclar nanopartfculas en tales polfmeros, especialmente en polfmeros que contienen silicio. La separacion de fases entre nanopartfculas y polfmeros causa aglomeracion de los QD y disminuye drasticamente los rendimientos cuanticos y transparencia a la luz de la mezcla de nanopartfculas/polfmero.

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En el presente documento, con el fin de obtener capas de QD bien dispersas en siliconas, se sugiere el uso de moleculas o ligandos de proteccion que se pueden unir a la superficie de los QD. Se ha desarrollado un grupo de nuevas moleculas de proteccion compatibles con la matriz, tales como siliconas compatibles. Estas moleculas de proteccion podnan facilmente proteger los QD y llevarlos a formar compuestos polimericos uniformes los QD/ silicona (a traves de simples enfoques de intercambio de ligandos). Estas moleculas de proteccion estan compuestas de dos partes; una parte se combina con los atomos expuestos en la superficie cristalina de los QD y la otra parte tiene una compatibilidad con la matriz (por ejemplo, silicona). Mediante la modificacion superficial de las nanopartfculas, estas se pueden mezclar facilmente en la matriz (silicona) que contiene polfmeros, tales como PDMS y Silres, sin separacion de fases. Las nuevas matrices podnan formar pelfculas finas altamente transparentes. Las pelfculas tienen una alta estabilidad termica y podnan utilizarse como nuevo fosforo que convierte la luz. Al elegir el PDMS/Silres coincidente y las moleculas de proteccion de la superficie para nanopartfculas, es posible mezclar homogeneamente la mayor parte de las nanopartfculas comunes en cualquier matriz de PDMS/Silres especificada. Las pelfculas finas formadas de nanopartfculas/matriz de silicio tienen una transparencia elevada a la luz y una estabilidad comparables a las nanopartfculas en matrices inorganicas puras. Los compuestos de nanopartfculas/polfmero de silicio tienen ventajas abrumadoras en comparacion con otras nanopartfculas - matrices polimericas que se han probado (en el laboratorio).

Por lo tanto, en un primer aspecto, la invencion proporciona un procedimiento para la produccion de un polfmero solido (artfculo) en las nanopartfculas incluidas en polfmero, especialmente nanopartfculas luminiscentes, comprendiendo el proceso los elementos de proceso:

(1) mezclar (i) nanopartfculas, especialmente nanopartfculas luminiscentes, con una superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprende un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional y (ii) un precursor de un polfmero solido (tambien denominado aqrn como "precursor del polfmero"), y

(2) permitir que se forme el polfmero solido, produciendo de este modo el polfmero solido con nanopartfculas incluidas;

en el que el primer grupo funcional esta configurado para unirse a la superficie exterior del punto cuantico y en el que el segundo grupo funcional tiene una o mas funciones seleccionadas del grupo que consiste en (a) ser miscible con el precursor del polfmero solido y (b) ser capaz de reaccionar con el precursor del polfmero solido, segun se define adicionalmente en la reivindicacion 1.

Especialmente, las nanopartfculas son nanopartfculas luminiscentes, que pueden configurarse especialmente para proporcionar, tras excitacion por luz UV y/o azul, luminiscencia en al menos parte de la region visible del espectro. Por lo tanto, estas partfculas se denominan aqrn tambien como nanopartfculas luminiscentes.

Dicho polfmero, que puede obtenerse mediante dicho procedimiento, puede utilizarse como o en un artfculo polimerico y parece mostrar luminiscencia con un alto rendimiento y estabilidad cuanticos. Ademas, el polfmero puede ser relativamente estable en temperatura y/o fotoqmmica, especialmente cuando se aplican polfmeros a base de silicona (y moleculas de proteccion). Ademas, con este procedimiento, se pueden dispersar nanopartfculas en el polfmero de una manera relativa, sin la desventaja sustancial de la aglomeracion.

Por lo tanto, en un aspecto adicional, la invencion proporciona tambien un polfmero solido o artfculo polimerico, que puede obtenerse mediante el procedimiento de la invencion. Especialmente, la invencion tambien proporciona un artfculo polimerico (luminiscente) que comprende un polfmero solido con las nanopartfculas incluidas en el polfmero (luminiscentes) con una superficie exterior recubierta con moleculas de proteccion que comprende un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional, como se define adicionalmente en la reivindicacion 8.

Como estos materiales luminiscentes pueden aplicarse bien en dispositivos de iluminacion, la invencion proporciona en aun un aspecto adicional una unidad de iluminacion que comprende (i) una fuente de luz configurada para generar luz de una fuente de luz y (ii) un convertidor de luz configurado para convertir al menos parte de la luz de la fuente de luz en la luz del convertidor, en donde el convertidor de luz comprende el polfmero solido obtenible de acuerdo con el procedimiento definido en la presente memoria o el artfculo polimerico como se define aqrn.

Las nanopartfculas luminiscentes pueden comprender, por ejemplo, nanopartfculas semiconductoras compuestas del grupo II-VI seleccionadas del grupo que consiste en CdS, cdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe y HgZnSTe. En otra realizacion, las nanopartfculas luminiscentes pueden ser, por ejemplo, nanopartfculas semiconductoras compuestas del grupo III-V seleccionadas del grupo que consiste en GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs e InAlPAs. En una forma de realizacion adicional, las nanopartfculas luminiscentes pueden ser, por ejemplo, nanopartfculas semiconductoras del tipo calcopirita I-III-VI2 seleccionadas del grupo que consiste en CuInS2, CuInSe2, CuGaS2, CuGaSe2, AgInS2, AgInSe2, AgGaS2 y AgGaSe2. En una realizacion aun adicional, las nanopartfculas luminiscentes pueden ser, por ejemplo, nanopartfculas semiconductoras I-V-VI2, tales como las seleccionadas del grupo que consiste en LiAsSe2, NaAsSe2

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y KAsSe2. En aun una realizacion adicional, las nanopartfculas luminiscentes pueden ser, por ejemplo, nanocristales semiconductores compuestos del grupo IV-VI tales como SbTe. En una realizacion espedfica, las nanopartfculas luminiscentes se seleccionan del grupo que consiste en InP, CuInS2, CuInSe2, CdTe, CdSe, CdSeTe, AgInS2 y AgInSe2. En una forma de realizacion adicional, las nanopartfculas luminiscentes pueden ser, por ejemplo, uno de los nanocristales semiconductores compuestos del grupo II-VI, III-V, I-III-V y IV-VI seleccionados entre los materiales descritos anteriormente con dopantes interiores tales como ZnSe:Mn, ZnS:Mn. Los elementos dopantes se pueden seleccionar entre Mn, Ag, Zn, Eu, S, P, Cu, Ce, Tb, Au, Pb, Tb, Sb, Sn y Tl. En este caso, el material luminiscente a base de nanopartfculas luminiscentes puede comprender tambien diferentes tipos de los QD, tales como CdSe y ZnSe:Mn.

Parece ser especialmente ventajoso el uso de nanopartfculas de II-VI. Por lo tanto, en una realizacion, las nanopartfculas luminiscentes basadas en semiconductores comprenden nanopartfculas de II-VI, especialmente seleccionadas del grupo que consiste en CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS , ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSte, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe y HgZnSTe, incluso mas especialmente seleccionado del grupo que consiste en CdS, CdSe, CdSe/CdS y CdSe/CdS/ZnS.

Las nanopartfculas luminiscentes (sin recubrimiento) pueden tener dimensiones en el intervalo de aproximadamente 2-50 nm, tales como 2-20 nm, especialmente 2-10 nm incluso mas especialmente 2-5 nm; especialmente al menos el 90% de las nanopartfculas tienen dimensiones en los intervalos indicados, respectivamente (es decir, al menos el 90% de las nanopartfculas tienen dimensiones en el intervalo de 2-50 nm, o especialmente al menos 90% de las nanopartfculas tienen dimensiones en el intervalo de 2-5 nm). Los puntos tfpicos estan hechos de aleaciones binarias tales como seleniuro de cadmio, sulfuro de cadmio, arseniuro de indio y fosfuro de indio. Sin embargo, tambien se pueden elaborar puntos a partir de aleaciones ternarias tales como sulfuro de seleniuro de cadmio. Estos puntos cuanticos pueden contener tan pocos como 100 a 100.000 atomos dentro del volumen de puntos cuanticos, con un diametro de 10 a 50 atomos. Esto corresponde a unos 2 a 10 nanometros. Por ejemplo, pueden proporcionarse partfculas esfericas tales como CdSe, InP, CuInSe2 con un diametro de aproximadamente 3 nm. Las nanopartfculas luminiscentes (sin recubrimiento) pueden tener forma esferica, de cubo, varillas, alambres, discos, vainas multiples, etc., con el tamano en una dimension inferior a 10 nm. Por ejemplo, pueden proporcionarse nanovarillas de CdSe con una longitud de 20 nm y un diametro de 4 nm. Por lo tanto, en una realizacion las nanopartfculas luminiscentes basadas en semiconductores comprenden nanopartfculas de envoltura y nucleo. En otra realizacion mas, las nanopartfculas luminiscentes basadas en semiconductores comprenden nanopartfculas de puntos en forma varillas. Tambien puede aplicarse una combinacion de diferentes tipos de partfculas. Por ejemplo, pueden aplicarse particulas de envoltura y nucleo y puntos en forma de varillas y/o pueden aplicarse combinaciones de dos o mas de las nanopartfculas mencionadas anteriormente, tales como CdS y CdSe.

Por lo tanto, la superficie exterior mencionada anteriormente puede ser la superficie de un punto cuantico desnudo o puede ser la superficie de un punto cuantico recubierto, tal como un punto cuantico de envoltura y nucleo, es decir, la superficie (externa) de la envoltura.

En la presente memoria, el termino "polfmero solido", se utiliza, para indicar que el producto final polimerico del procedimiento de la invencion no es un polfmero lfquido o resuelto, sino un producto tangible (a temperatura ambiente (y presion atmosferica)) Por ejemplo, particulas, una pelfcula, una placa, etc. Por lo tanto, en una realizacion, el artfculo polimerico se selecciona del grupo que consiste en un recubrimiento, una capa autoportante y una placa (cuyo artfculo polimerico es, por tanto, solido a temperatura ambiente, especialmente incluso hasta 100°C, especialmente incluso hasta 150°C, especialmente incluso hasta 200°C.

Especialmente, el artfculo polimerico puede transmitir luz que tenga una longitud de onda seleccionada del intervalo de 380-750 nm. Por ejemplo, el artfculo polimerico puede transmitir luz azul, y/o verde y/o roja. Especialmente, el artfculo polimerico puede transmitir al menos todo el intervalo de 420-680 nm. Especialmente, el artfculo polimerico tiene una transmision de luz en el intervalo de 50-100%, especialmente en el intervalo de 70-100%, para luz generada por la fuente de luz de la unidad de iluminacion (vease tambien mas adelante) y que tiene una longitud de onda seleccionada del intervalo de longitud de onda visible. De esta manera, el artfculo transmite la luz visible desde la unidad de iluminacion. La transmision o permeabilidad de la luz se puede determinar suministrando luz a una longitud de onda espedfica con una primera intensidad al material y relacionar la intensidad de la luz a esa longitud de onda medida despues de la transmision a traves del material con la primera intensidad de la luz proporcionada a esa longitud de onda espedfica al material (veanse tambien E-208 y E-406 del CRC Handbook of Chemistry and Physics, edicion 69, 1088-1989). El artfculo polimerico puede ser transparente o translucido, pero puede ser especialmente transparente.

El proceso de la invencion comprende al menos dos elementos de proceso, que en general se ejecutaran consecutivamente, con el primer elemento de proceso que precede al segundo elemento de proceso. El hecho de que se mencionen explfcitamente dos elementos de proceso no excluye la presencia de uno o mas elementos de proceso que pueden incluirse en el proceso antes del primer elemento de proceso y/o entre el primero y el segundo elementos del proceso y/o despues del segundo elemento de proceso. Por ejemplo, el procedimiento de la invencion

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puede incluir tambien un intercambio de moleculas de proteccion existentes sobre la nanopartfcula cuantica con moleculas de proteccion como se define en la presente invencion.

El primer elemento de proceso incluye la mezcla de las nanopartfculas revestidas y el precursor del polfmero solido. En general, esto podna acelerarse u optimizarse en presencia de un disolvente tanto para las nanopartfculas como para el precursor del polfmero. En este caso, se considera que un disolvente es un disolvente cuando a temperatura ambiente se pueden resolver al menos 0,1 g/L de una especie a resolver en el disolvente. El disolvente podna ser cualquier disolvente comun, preferiblemente no polar, preferiblemente con un punto de ebullicion inferior a 120°C. Por ejemplo, el disolvente podna ser tolueno, benceno, hexano, ciclohexano, etc. El disolvente podna ser un disolvente polar. Por ejemplo, el disolvente podna ser cloroformo, acetona, acetonitrilo, acetato de etilo, eter de petroleo, etc. La mezcla se puede hacer con tecnicas convencionales. Opcionalmente, la mezcla puede calentarse.

El precursor del polfmero puede comprender en una realizacion monomeros para un polfmero, cuyos monomeros son capaces de formar un polfmero tras la polimerizacion. Sin embargo, en otra realizacion, el precursor del polfmero es un polfmero, que se resuelve en el disolvente. En la primera forma de realizacion, debido a la polimerizacion, las nanopartfculas estan incluidas en el polfmero asf formado. En la realizacion posterior, el polfmero resuelto se recupera de la solucion, por ejemplo, por evaporacion del disolvente u otras tecnicas conocidas en el arte. El polfmero se forma (nuevamente) y las nanopartfculas se incluyen de esta manera en el polfmero asf (re)formado de este modo. Esta ultima realizacion puede ser similar a las tecnicas de cristalizacion de polfmeros.

El polfmero puede ser cualquier tipo de polfmero, tal como el que puede ser obtenido por polimerizacion en etapas de crecimiento, por polimerizacion de crecimiento de cadena, por polimerizacion radical, por polimerizacion catalizada, etc. Por lo tanto, la frase "permitir que se forme el polfmero solido", puede implicar, por ejemplo, la adicion de un iniciador para la polimerizacion y/o proporcionar luz y/o calentamiento a la mezcla para iniciar la polimerizacion, etc. El polfmero puede ser un homopolfmero, un copolfmero, tal como un copolfmero alternante, un copolfmero periodico, un copolfmero estadfstico un copolfmero de bloque, un copolfmero injertado, o un termopolfmero, etc. Especialmente el precursor del polfmero es un precursor para un polfmero (solido) seleccionado del grupo consistente en un polisiloxano, un poliestireno y un poliacrilato, especialmente un polisiloxano.

Como se indico anteriormente, el primer grupo funcional esta configurado para unirse a la superficie externa del punto cuantico y el segundo grupo funcional tiene una o mas funciones seleccionadas del grupo que consiste en (a) ser miscible con el precursor del polfmero solido y (b) ser capaces de reaccionar con el precursor del polfmero solido. Debido a esta funcion dual, la molecula de proteccion es capaz de unirse al punto cuantico, pero la molecula de proteccion tambien es capaz de ser al menos parcialmente integrada en el poifmero (durante la formacion del polfmero solido). De esta manera, es posible una buena dispersion de las nanopartfculas en el polfmero, sin agregacion. En tecnicas del estado del arte, se produce una agregacion inevitable. Especialmente, el segundo grupo funcional tiene por lo menos la funcion de ser miscible con el precursor del polfmero solido. Opcionalmente, el ligando tambien puede reaccionar con el precursor del polfmero solido (y/o con el polfmero solido en formacion en el segundo elemento del proceso). Cuando se puede obtener una reaccion, por ejemplo, copolfmeros o copolfmeros de injerto.

Por lo tanto, en una realizacion, el precursor de un polfmero solido comprende monomeros que son capaces de formar el polfmero tras la polimerizacion, y en otra realizacion, el precursor de un polfmero solido comprende un polfmero; en donde el primer elemento del proceso implica (1) mezclar (i) nanopartfculas con la superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprenden el primer grupo funcional y el segundo grupo funcional, (ii) el precursor del polfmero solido, y (iii) un disolvente para el precursor del polfmero solido.

Por lo tanto, en una realizacion, el primer grupo funcional puede comprender un ion metalico que actua como centro coordinador, tal como Zn (especialmente Zn2+), Ni (especialmente Ni2+), In (como In3+), Cd (como Cd2+), Cu (como Cu + o preferiblemente Cu2+), lo que permite la coordinacion/conexion con los aniones, por ejemplo, S, Se, P, sobre la superficie de una nanoparttcula. Por lo tanto, el primer grupo funcional (del primer tipo de molecula de proteccion; vease tambien mas adelante) puede comprender un ion metalico con funcionalidad de coordinacion.

El primer grupo funcional puede comprender en otra realizacion un grupo organico, tal como amina, acido, tiol, que permite la coordinacion/conexion con los cationes, por ejemplo, Cd, Zn, In, Cu, Mg, Ag, etc., sobre la superficie de una nanopartfcula.

Por lo tanto, el recubrimiento con las moleculas de proteccion se puede considerar que se debe al hecho de que las moleculas de proteccion son la coordinacion con la superficie externa de la nanopartfcula. Esta puede ser la superficie externa de una nanopartfcula desnuda o la superficie exterior del recubrimiento (aqrn inorganico, en general tambien semiconductor) de la nanopartfcula. Las moleculas de proteccion pueden por lo tanto unirse a la superficie exterior.

El segundo grupo funcional comprende preferiblemente al menos un monomero del polfmero (precursor), aunque tambien se pueden aplicar otros sistemas que son miscibles con el polfmero (precursor). Esto puede depender de la miscibilidad. El termino miscible se conoce en la tecnica, pero puede definirse opcionalmente que al menos 0,1

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gramos de nanopartfculas con moleculas de proteccion son miscibles en 1 kg de precursor del poUmero y disolvente opcional, a temperatura ambiente (y presion atmosferica), sin fase de separacion entre precursor del poKmero y las nanopartfculas (con moleculas de proteccion). Opcionalmente, en una realizacion puede definirse tambien miscible como el hecho de que las moleculas de proteccion del punto cuantico contienen una unidad monomerica del polfmero precursor.

La frase "contiene un monomero del precursor del polfmero" y frases similares pueden, en una realizacion, indicar que el ligando o molecula de proteccion comprende un monomero tambien usado o que puede ser utilizado como bloque de construccion del monomero para el polfmero o el polfmero solido. La frase "contiene un monomero del precursor del polfmero" y frases similares pueden, en una realizacion, indicar tambien que el ligando o molecula de proteccion comprende un monomero que es similar al monomero tambien usado o que puede ser usado como bloque de construccion del monomero para el polfmero o el polfmero solido. La frase "contiene un monomero del precursor del polfmero" y frases similares pueden en una realizacion indicar ademas que el ligando o la molecula de proteccion comprende un grupo que es identico a un grupo del monomero tambien usado o que puede ser utilizado como bloque de construccion del monomero para el polfmero o el polfmero solido. Por ejemplo, el o los monomeros que se usan (o se han utilizado) para la formacion del polfmero pueden contener cadenas laterales, que son similares o identicas al segundo grupo funcional del ligando. A continuacion, se dan algunos ejemplos no limitativos:

Ligando o molecula de proteccion: Primer grupo funcional Segundo grupo funcional Monomero Matriz

Zn-PDMS: Zn PDMS Monomeros de PDMS PDMS

Zn-silano: Zn Silano tal como etoxisilano, metoxisilano, fenilalcoxisilanos, etc. Silres/monomeros de PDMS con etoxisilano o metoxisilano como grupo lateral Silres/PDMS

Zn-benceno: Zn Benceno Monomeros polimericos con benceno como grupo lateral o estireno Silres o Poliestireno (PS)

Tiol-benceno: SH Benceno Monomeros polimericos con benceno como grupo lateral o estireno Silres o Poliestireno (PS)

Zn-acrilatos: Zn Acrilato Monomeros de acrilato, por ejemplo: metacrilato de metilo Poliacrilatos, Por ejemplo: QD-PMMA

In-PDMS: In PDMS Monomeros PDMS PDMS

Anilina: NH2 Benceno Monomeros de Silres con benceno como grupo lateral, o estireno Silres o Poliestireno (PS)

Aminosilano: Amino Silano Resina con silano como grupo lateral Silres, PDMS, etc.

Acido carboxflico- PDMS: Acido carboxflico PDMS Monomeros de PDMS PDMS

Amino carboxflico- PDMS: Amino carboxflico PDMS Monomeros de PDMS PDMS

Tiol carboxflico- PDMS: Tiol PDMS Monomeros de PDMS PDMS

Por lo tanto, en una realizacion (del procedimiento de la invencion) el segundo grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en un siloxano, un estireno y un acrilato, y el polfmero solido comprende un polfmero seleccionado del grupo que consiste en un polisiloxano, un poliestireno y un poliacrilato, respectivamente. La frase "el segundo grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en un siloxano, un estireno y un acrilato" tambien puede incluir realizaciones en las que el segundo grupo funcional incluye un polisiloxano, un poliestireno o un poliacrilato, respectivamente (pero que incluye un numero relativamente limitado de los grupos caracterizadores, vease mas adelante). La frase "el polfmero solido comprende un polfmero seleccionado del grupo que consiste en un polisiloxano, un poliestireno y un poliacrilato" puede referirse especialmente a realizaciones en las que el polfmero (solido) se basa esencialmente en dichos polfmeros, respectivamente.

El ligando de PDMS o monomero de PDMS, como se indica mas arriba en la tabla, puede desde luego ser mas corto que los polfmeros en la matriz de PDMS. Esto tambien puede aplicarse a los (otros) sistemas mencionados anteriormente. Por ejemplo, el numero de unidades de repeticion (del grupo caracterizador) en el ligando o molecula

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de proteccion puede ser de 1-100 unidades monomericas, tales como 2-50, tales como 20-30 unidades monomericas, especialmente 4-20. Por lo tanto, aqm el ligando comprende un numero limitado de grupos caracterizadores. Silres son una clase de siliconas.

Por ejemplo, en una realizacion en la que el polfmero solido (aqm denominada tambien como matriz polimerica) es una silicona, el ligando o molecula de proteccion puede comprender, por ejemplo -[-Si(CH3)2-O-]n, con n = 1-100 (tal como al menos 2), como segundo grupo funcional, por ejemplo, NH2-[-Si(CH3)2-O-]n-CH3 o ZnOOC-[-Si(CH3)2-O-]n- CH3. Uno o mas de los grupos laterales CH3, para una o mas de las n unidades de silicona, pueden ser opcionalmente reemplazados por un grupo fenilo (es decir, benceno). Mas generalmente, la molecula de proteccion puede comprender -[-Si(R)2-O-]n, con n = 1-100 (tal como al menos 2), como segundo grupo funcional, en el que los grupos laterales R del silicio pueden ser identicos o pueden ser diferentes, e incluso pueden diferir de silicio a silicio dentro del grupo funcional. R se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo que consiste en metilo, fenilo, etc. -[- Si(R)2-O-] se refiere a la unidad de silicona o grupo caracterizador de silicona (es decir, un grupo que caracteriza una silicona).

Por lo tanto, aun en otro aspecto, la invencion proporciona tambien un material luminiscente que comprende una pluralidad de nanopartfculas, en donde las nanopartfculas comprenden superficies exteriores recubiertas con moleculas de proteccion, en donde las moleculas de proteccion comprenden - [-Si(R)2-O-]n, con n = 1-100, tal como al menos 2, en donde R se selecciona entre metilo y fenilo. Como se menciono anteriormente, tambien se pueden indicar los grupos silicona como -[-Si(R1R2)-O-]n, ya que los grupos R no son necesariamente iguales para un silicio, pero tambien pueden diferir por silicio dentro del grupo. Sin embargo, en una realizacion, todos los grupos R son metilo o fenilo.

En otro ejemplo mas, en una realizacion en la que el polfmero solido (tambien denominado aqm como matriz polimerica) es un poliacrilato de metilo, el ligando puede comprender, por ejemplo -[-C5O2H-]n, con n = 1-50, tal como 1-20, tal como al menos 2, como segundo grupo funcional, por ejemplo, HSCH2-[-CsO2H8-]n-CH3 o Ni(OOC- [- C5O2H8-]n-CH3)2.

El numero de unidades caracterizadoras recurrentes n es especialmente al menos 4.

Anteriormente, ya se habfan dado algunos ejemplos de diferentes tipos de moleculas de proteccion. Las moleculas de proteccion se pueden distinguir entre aquellas que se coordinan preferiblemente con los cationes de las nanopartfculas y aquellas que se coordinan preferiblemente con los aniones de las nanopartfculas (en la superficie del punto cuantico). Por lo tanto, preferiblemente, las moleculas de proteccion comprenden dos tipos de moleculas de proteccion, en las que el primer grupo funcional del primer tipo de moleculas de proteccion puede comprender un ion metalico con funcionalidad de coordinacion (tal como con un par de electrones libres listos para coordinarse o conectarse con los aniones) y (/o) en donde el primer grupo funcional del segundo tipo de molecula de proteccion tiene una funcionalidad de base de Lewis. El primer grupo funcional del primer tipo de molecula de proteccion puede tener, en una realizacion, una funcion acida de Lewis.

Como se ha indicado anteriormente, se utilizan preferiblemente dos tipos de moleculas de proteccion o ligandos: el primer tipo de moleculas de proteccion y el segundo tipo de moleculas de proteccion. Estas moleculas de proteccion o ligandos ocupan la superficie del punto cuantico y pueden por lo tanto remover o reducir los enlaces colgantes. De esta manera, se puede aumentar la eficiencia del cuanto. Las moleculas de proteccion pueden por lo tanto proporcionar una clase de recubrimiento (organico).

El primer tipo de molecula de proteccion comprende Mn+Rn, en donde M es un metal, en donde n es al menos 2 y en donde R es como se indica aqm, por ejemplo, un monomero del precursor del polfmero (es decir, el primer tipo de moleculas de proteccion son moleculas organicas de metal). Por lo tanto, el cation tiene una Valencia de dos o superior. Ejemplos de cationes adecuados son cationes seleccionados del grupo de metales de transicion, especialmente del grupo que consiste en Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Zn y Cd. Se prefieren especialmente Zn, Mg, In y Ga. El hecho de que la Valencia n, que es preferiblemente al menos 2, tal como 2, 3 o 4, tambien implica dos o mas grupos R no implica que aquellos grupos R sean necesariamente identicos. Cada grupo R del primer tipo de molecula de proteccion puede ser unico. El primer tipo de moleculas de proteccion se coordina con los aniones en la superficie del punto cuantico. Asumiendo, por ejemplo, CdSe, el primer tipo se coordinara con aniones Se. El primer tipo de moleculas de proteccion tambien se puede indicar como acido de Lewis. El valor de n es preferiblemente (pero no exclusivamente) 2. El primer tipo de molecula de proteccion o ligando puede coordinar con un anion en la superficie (externa) de la nanopartfcula ya que el ion metalico puede tener funcionalidad de coordinacion.

El segundo tipo de molecula de proteccion comprende especialmente una base de Lewis organica. Una base de Lewis, es cualquier especie que dona un par de electrones a un acido de Lewis para formar un aducto de Lewis. Por ejemplo, OH- y NH3 son bases de Lewis, porque pueden donar un par solitario de electrones. Un acido de Lewis es una entidad molecular (y la especie qmmica correspondiente) que es un aceptor de pares de electrones y por lo tanto capaz de reaccionar con una base de Lewis para formar un aducto de Lewis, compartiendo el par de electrones proporcionado por la base de Lewis.

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En la presente memoria, la base de Lewis (y el acido de Lewis) son moleculas organicas, es decir, un hidrocarburo que tiene una fraccion base de Lewis. Especialmente, la segunda molecula de proteccion puede seleccionarse del grupo que consiste en RCN (nitrilo), RNH2 (amina primaria), R2NH (amina secundaria), RSH (tiol) y RCOOH (acido carboxflico), y aminoacido, y en donde R es como se indica aqrn, por ejemplo, un monomero del precursor del poKmero. De nuevo, el hecho de que en algunas realizaciones pueda haber dos o mas grupos R en la segunda molecula de proteccion no implica que esos grupos R sean necesariamente identicos. Cada grupo hidrocarbonado R del segundo tipo de molecula de proteccion puede ser unico. Sin embargo, en una realizacion espedfica (en la que mas de un grupo R esta presente en la segunda molecula de proteccion), todos los grupos R del segundo tipo de moleculas de proteccion son identicos.

Este metodo de modificacion de los agentes tensoactivos duales proporciona una cobertura cercana a 1:1 (o recubrimiento) de los iones cationicos y anionicos expuestos en las superficies de los QD, por ejemplo, Cd y Se en la superficie CdSe e impide los enlaces colgantes en las superficies de los QD. En este caso, el revestimiento superficial es similar a la superficie revestida con ZnS inorganico de los QD y proporciona una mejora cercana a los qD como el recubrimiento de ZnS. Con las moleculas organicas estables cuidadosamente seleccionadas y las moleculas organometalicas, los QD modificados en superficie han mostrado rendimientos cuanticos altamente mejorados y estabilidad fotoqmmica. Ademas, las moleculas organicas estables al aire podnan ser elegidas como tensoactivos duales para ofrecer una proteccion superficial adicional mejorada y estabilidad al aire incluso para puntos cuanticos con recubrimiento de ZnS. Dado que el proceso de recubrimiento organico puede ser a traves de un proceso de intercambio de ligandos sin el problema de la falta de coincidencia del retfculo, el metodo podna aplicarse para cualquier forma de los puntos cuanticos, ofreciendo este metodo una aplicacion mucho mas general que el recubrimiento inorganico. Especialmente, la relacion molar de la primera de las moleculas de proteccion con respecto al segundo tipo de moleculas de proteccion esta en el intervalo de 0,8- ,2 (es decir 8:10 -12:10), incluso mas especialmente 0,9-1,1, y aun mas especialmente 0,95-1,05. Por ejemplo, 1,05 moles de undecilenato de zinc y 1 mol de hexadecilamina proporcionan una relacion molar de 1,05.

El segundo grupo funcional del primer tipo de molecula de proteccion y el segundo tipo de molecula de proteccion pueden ser diferentes. Sin embargo, en una realizacion espedfica, el segundo grupo funcional del primer tipo de molecula de proteccion y el segundo grupo funcional del segundo tipo de moleculas de proteccion son los mismos. Por ejemplo, NH2-[-Si(CH3)2-O-]n-CH3 y Zn(OOC-[-Si(CH3)2-O-]-CH3)2 pueden aplicarse como moleculas de proteccion.

Las matrices, es decir, los polfmeros solidos pueden elegirse, por ejemplo, a partir del grupo que consiste en PE (polietileno), PP (polipropileno), PEN (naftalato de polietileno), PC (policarbonato), poliacrilato de metilo (PMA), polimetacrilato de metilo (PMMA), (Plexiglas o Perspex), butirato de acetato de celulosa (CAB), Silicona, cloruro de polivinilo (PVC), tereftalato de polietileno (PET), (PETG) (tereftalato de polietileno modificado con glicol), PDMS (polidimetilsiloxano), y COC (copolfmero de ciclo olefina), pero especialmente siliconas y poli (metil)metacrilatos, incluso se aplican mas especialmente siliconas.

Como se ha sugerido anteriormente, el procedimiento de la invencion puede proporcionar un artfculo polimerico luminiscente que comprende un polfmero solido dentro del artfculo polimerico que incluye nanopartfculas luminiscentes con una superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprenden un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional. Como se ha indicado anteriormente, el artfculo polimerico puede ser, por ejemplo, transparente o translucido. El procedimiento de la invencion puede conducir en una realizacion a un producto en el que al menos parte del segundo grupo funcional de al menos parte de las moleculas de proteccion esta entretejido con cadenas de polfmero del polfmero solido y/o en una realizacion, a un producto en el que el segundo grupo funcional de al menos parte de las moleculas de proteccion es parte de una cadena polimerica del polfmero solido. Esta ultima realizacion puede ser el caso cuando el segundo grupo funcional puede ser capaz de reaccionar con el precursor del polfmero solido.

Como se ha indicado anteriormente, las moleculas de proteccion pueden comprender en una realizacion dos tipos de moleculas de proteccion, en las que el primer grupo funcional del primer tipo de molecula de proteccion tiene una funcionalidad de centro metalico y en el que el primer grupo funcional del segundo tipo de molecula de proteccion tiene funcionalidad de base de Lewis. Especialmente, la relacion molar del primer tipo de moleculas de proteccion con respecto al segundo tipo de moleculas de proteccion esta en el intervalo de 0,8-1,2. De esta manera, una parte sustancial del punto cuantico puede estar cubierta con el primer tipo de moleculas de proteccion y el segundo tipo de moleculas de proteccion.

Ademas, como se ha indicado anteriormente, la invencion tambien proporciona una unidad de iluminacion que comprende (i) una fuente de luz configurada para generar luz de una fuente de luz y (ii) un convertidor de luz configurado para convertir al menos parte de la luz de la fuente de luz en luz de convertidor, en el que el convertidor de luz comprende el polfmero solido que puede ser obtenido de acuerdo con el procedimiento como se define en la presente memoria o el artfculo polimerico como se define aqrn. Puede ser ventajoso, en vista de la eficiencia y/o estabilidad, disponer las nanopartfculas a una distancia diferente de cero de la fuente de luz. Por lo tanto, en una realizacion, el material convertidor de luz puede estar configurado a una distancia diferente de cero de la fuente de luz. Por ejemplo, el material convertidor de luz, o especialmente el material luminiscente, puede ser aplicado a, o

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puede estar comprendido, por una ventana de la unidad de iluminacion. En el caso de que la fuente de luz este configurada para proporcionar luz azul, el material luminiscente puede configurarse para convertir solo una parte de la luz de la fuente de luz. La luz azul de la fuente de luz y la luz del material luminiscente de las nanopartfculas luminiscentes basadas en el material luminiscente juntas pueden proporcionar en una realizacion, luz blanca de la unidad de iluminacion.

En una realizacion adicional, la fuente de luz comprende una fuente de luz de estado solido, tal como un dispositivo de emision de luz de estado solido o un laser de estado solido. El termino fuente de luz tambien puede estar relacionado con una pluralidad de fuentes de luz.

En la presente memoria, el termino luz blanca es conocido por el experto en la tecnica. Se refiere especialmente a la luz que tiene una temperatura de color correlacionada (CCT) entre aproximadamente 2.000 y 20.000 K, especialmente 2.700-20.000 K, para iluminacion general especialmente en el intervalo de aproximadamente 2.700 K y 6.500 K, y para fines de retroiluminacion especialmente en el intervalo de aproximadamente 7.000 K y 20.000 K, y especialmente dentro de aproximadamente 15 SDCM (desviacion estandar de coincidencia de colores) del BBL (locus del cuerpo negro), especialmente dentro de aproximadamente 10 SDCM del BBL, incluso mas especialmente dentro de aproximadamente 5 SDCM del BBL.

Los terminos "luz violeta" o "emision violeta" se refieren especialmente a una luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 380-440 nm. Los terminos "luz azul" o "emision azul" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 440-490 nm (incluyendo algunos tonos violeta y cian). Los terminos "luz verde" o "emision verde" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 490-560 nm. Los terminos "luz amarilla" o "emision amarilla" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 560-590 nm. Los terminos "luz naranja" o "emision naranja" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 590 - 620. Los terminos "luz roja" o "emision roja" se refieren especialmente a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 620-750 nm. Los terminos "luz visible" o "emision visible" se refieren a luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 380-750 nm.

El termino "sustancialmente" en la presente memoria, tal como en "sustancialmente toda la emision" o en "sustancialmente consiste", sera entendido por el experto en la tecnica. El termino "sustancialmente" tambien puede incluir realizaciones con "enteramente", "completamente", "todo", etc. Por lo tanto, en las realizaciones, el adjetivo sustancialmente tambien puede ser eliminado. Cuando sea aplicable, el termino "sustancialmente" tambien puede referirse al 90% o mas, tal como 95% o mas, especialmente 99% o mas, aun mas especialmente 99.5% o mas, incluyendo 100%. El termino "comprende" incluye tambien realizaciones en las que el termino "comprende" significa "consiste en".

Ademas, los terminos primero, segundo, tercero y similares en la descripcion y en las reivindicaciones, se utilizan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Debe entenderse que los terminos asf utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descritas aqrn son capaces de funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas en la presente memoria.

Los dispositivos de la presente invencion se describen, entre otros, durante la operacion. Como quedara claro para el experto en la materia, la invencion no se limita a metodos de funcionamiento o dispositivos en funcionamiento.

Debe observarse que las realizaciones antes mencionadas ilustran mas que limitar la invencion y que los expertos en la tecnica seran capaces de disenar muchas realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, los signos de referencia colocados entre parentesis no se interpretaran como limitantes de la reivindicacion. El uso del verbo "comprender" y sus conjugaciones no excluyen la presencia de elementos o etapas diferentes aquellas estipuladas en una reivindicacion. El artfculo "un" o "uno, una" que precede a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos. El mero hecho de que determinadas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas medidas no pueda utilizarse con ventaja.

La invencion se aplica ademas a un dispositivo que comprende una o mas de los rasgos caracterizadoras descritos en la descripcion y/o mostradas en los dibujos adjuntos. La invencion se refiere ademas a un metodo o procedimiento que comprende una o mas de los rasgos caracterizadores descritos en la descripcion y/o mostrados en los dibujos adjuntos.

Los diversos aspectos discutidos en esta patente se pueden combinar para proporcionar ventajas adicionales. Ademas, algunas de las caractensticas pueden formar la base para una o mas solicitudes divisionales.

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BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

A continuacion, se describiran realizaciones de la invencion, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquematicos adjuntos en los que los sfmbolos de referencia correspondientes indican partes correspondientes y en los que:

Las Figuras 1a-1d muestran esquematicamente algunos aspectos de la invencion; y

Las Figuras 2a-2d muestran esquematicamente algunos aspectos adicionales de la invencion.

Los dibujos no son necesariamente a escala.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

La Figura 1a representa esquematicamente una partfcula 10 de punto cuantico, en esta realizacion basada en CdS. Esto implica que en la superficie de la partfcula 10 de QD, indicada con la referencia 11, estan presentes iones de cadmio y de azufre. Las moleculas de proteccion coordinan la superficie 11 de la partfcula 10 de QD. Dichas moleculas de proteccion se indican con la referencia 200. En la presente memoria, se aplican dos tipos de moleculas de proteccion, que se indican con las referencias 1 y 2, respectivamente. El primer tipo de ligando, Mn+Rn, se indica con la referencia 1. En la presente memoria, M es zinc (Zn) y R3 y R4 se usan para indicar que los dos hidrocarburos R pueden ser diferentes. Sin embargo, R3 y R4 tambien pueden ser identicos. El segundo tipo de ligando organico comprende una base organica de Lewis, y se indica con la referencia 2. En la presente memoria, se usa una amina, con R1, R2 y H. En lugar de H, tambien se pueden elegir otros hidrocarburos. El primer tipo de ligando se coordina con azufre; El segundo se coordina con el cadmio. De este modo, se proporciona un punto cuantico luminiscente basado en un semiconductor revestido con ligando, que se indica con la referencia 100. Observese que la referencia 10 se refiere al punto cuantico "desnudo" (con o sin envoltura), y la referencia 100 se refiere al punto cuantico recubierto.

La Figura 1b representa esquematicamente la misma realizacion del punto cuantico 100 luminiscente basado en el semiconductor revestido con ligando como se representa en la Figura 1a, con la diferencia de que el punto cuantico 10 es ahora un punto cuantico envoltura y nucleo. El nucleo esta indicado con la referencia 12; La envoltura se indica con la referencia 13. El nucleo 12 puede ser por ejemplo CdSe y la envoltura 13 puede ser por ejemplo CdS.

La Figura. 1c representa esquematicamente una pluralidad de puntos cuanticos luminiscentes basados en semiconductores revestidos con ligandos, es decir, un material 30 luminiscente.

Este material luminiscente puede aplicarse en una unidad 5 de iluminacion, como se representa esquematicamente en la Figura 1d. En la presente memoria, la unidad 5 de iluminacion comprende una fuente 20 de luz, configurada para generar luz 21 de la fuente de luz, y un convertidor 40, configurado para convertir al menos parte de la luz 21 de la fuente de luz en luz 41 del convertidor. Para este fin, el convertidor puede comprender (incluyendo consistir en) el material 30 luminiscente, puede consistir en un semiconductor recubierto de ligando a base de nanopartfculas 100 luminiscentes. Opcionalmente, el convertidor 40 puede comprender ademas material 42. Por ejemplo, el convertidor puede ser una lamina o placa polimerica, que incluye al material 30 luminiscente. El convertidor 40 puede estar especialmente dispuesto a una distancia d diferente de cero de la fuente 20 de luz, que puede por ejemplo ser un diodo emisor de luz, aunque la distancia d tambien puede ser cero, por ejemplo, cuando se aplica el material 30 luminiscente sobre una matriz LED o se incluye en un cono (de silicona) sobre la matriz LED. El convertidor puede opcionalmente permitir que al menos parte de la luz 21 de la fuente de luz penetre a traves del convertidor. De esta manera, a continuacion del convertidor, puede encontrarse una combinacion de luz 41 del convertidor y luz 21 de fuente de luz. La fuente de luz a continuacion del convertidor de luz indica una luz 51 de la unidad de iluminacion.

Ademas del semiconductor recubierto de ligando a base de nanopartfculas 100 luminiscentes, el material 30 luminiscente puede comprender opcionalmente tambien otros tipos de materiales luminiscentes, por ejemplo, para afinar el color de la luz 51 de la unidad de iluminacion, para aumentar el rendimiento del color, afinar la temperatura de color, etc.

Los terminos "antes de" y "a continuacion" se refieren a una disposicion de elementos o caractensticas relativas a la propagacion de la luz desde un medio generador de luz (aqrn especialmente la primera fuente luminosa), en relacion con una primera posicion dentro de un haz de luz del medio generador de luz, una segunda posicion en el haz de luz mas proxima al medio generador de luz esta "antes de", y una tercera posicion dentro del haz de luz mas alejada del medio generador de luz esta "a continuacion".

La Figura 2a representa esquematicamente una partfcula 100 recubierta de puntos cuanticos, en la que tanto el cation(es) como el anion(es) en la superficie 11 del punto 10 cuantico estan coordinados por moleculas de proteccion. A modo de ejemplo, los primeros grupos funcionales son Zn y NH(R)2, respectivamente, y el segundo(s) grupo(s) funcional(es) son para ambas moleculas de proteccion de 200 PDMS. El primer ligando 1 puede comprender a modo de ejemplo, dos grupos PDMS, aunque tambien se puede usar uno solo. Se pueden anadir grupos funcionales a los grupos PDMS, por ejemplo, con COO- (no representado), para unirse al ion zinc.

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Observese que, en la presente memoria, cuando esta presente mas de un grupo R en un compuesto, mas de un grupo R pueden ser identicos, pero en una realizacion pueden tambien ser diferentes.

La Figura 2b representa esquematicamente un artfculo 300 polimerico. Este artfculo se representa aqu como un recubrimiento, peKcula o placa, pero tambien puede tener otras propiedades geometricas diferentes a las descritas. El artfculo 300 polimerico comprende aqu un cuerpo 301. El artfculo polimerico comprende cadenas 302 polimericas, tales como, por ejemplo, PDMS o PMMA. Pueden estar alineados, pero tambien pueden tener otra configuracion. Las nanopartfculas 100 con su(s) ligando(s) 200 estan incluidas en el artfculo 300 polimerico. Las moleculas 200 de proteccion estan en esta realizacion entretejida con las cadenas 302 polimericas.

La Figura 2c representa esquematicamente una realizacion adicional de un artfculo 300 polimerico, para propositos ilustrativos, con otra forma geometrica (por ejemplo, una cupula para un LED). En la presente memoria, el ligando o ligandos de las nanopartfculas (100) son parte de una o mas cadenas polimericas. En la presente memoria, durante la produccion del artfculo polimerico, se han aplicado moleculas de proteccion que fueron capaces de reaccionar con el precursor del polfmero.

La Figura 2d representa esquematicamente una realizacion del procedimiento de la invencion. Sin embargo, tambien son posibles otras rutas. En esta realizacion, se muestra una partfcula de envoltura y nucleo, pero tambien se pueden aplicar otros tipos de partfculas. En esta realizacion, ademas, la partfcula puede haberse recubierto previamente con otras moleculas de proteccion, como se representa esquematicamente. Por lo tanto, primero se aplican las moleculas de proteccion de la invencion al punto cuantico. A modo de ejemplo, se aplican dos tipos de moleculas de proteccion. A continuacion, las partfculas se combinan con el precursor del polfmero, en la presente invencion, a modo de ejemplo con unidades monomericas de PDMS (por ejemplo, que contienen 2-50 unidades de siloxano), que se indican con la referencia 402. Ahora se obtiene una mezcla de los componentes de partida, que es posteriormente tratada para obtener el polfmero o artfculo 300 polimerico. Este elemento del proceso se indica con la referencia 403 e incluye en esta realizacion un proceso de polimerizacion en el que las unidades monomericas se polimerizan hasta un polfmero/artfculo polimerico, en esta realizacion un polfmero solido PDMS o artfculo 300 polimerico.

Parte experimental

Preparacion de las moleculas de proteccion:

Los tensoactivos que contienen cinc y silicona se preparan por reaccion de zinc organomatelico de alta reactividad tal como dietilzinc y polfmero de silicona con grupos funcionales tales como acido, tiol, etc., que podnan reaccionar con dietilzinc. Por ejemplo:

preparacion de moleculas de proteccion Zn-PDMS: dietilzinc + PDMS terminado en monocarboxidecilo ZnEt2 + PDMS-CxH2xCOOH = (PDMS-CxH2xCOO)2Zn

Reaccion en tolueno durante 30 minutos a temperatura ambiente y terminacion con NaHC03 para eliminar las trazas de ZnEt2 restante y los subproductos. Los Zn-PDMS purificados son transparentes o una solucion un poco brumosa a temperatura ambiente.

Intercambio de moleculas de proteccion: ejemplo

Intercambio por los QR CdSe/CdS ricos en Cd: Las varillas CdSe/CdS se sintetizan previamente de acuerdo con la literatura (L. Carbone, et al., "Synthesis and micrometer-scale assembly of colloidal CdSe/CdS nanorods prepared by a seeded Growth approach" Nano Lett., 2007, 7 (10), 2942-2950). Despues de la smtesis, los QR se purifican y se vuelven a disolver en tolueno para formar una solucion 2,5 E-08 M/mL.

Se disuelven 2,5E'09 moles de barras CdSe/CdS, 0,2 mmol de moleculas de proteccion tipo I previamente sintetizadas, tales como Zn-PDMS u otras moleculas organometalicas comerciales y 0,5 mmol de moleculas de proteccion tipo II, tales como (3-mercaptopropil) -trimetoxisilano o PDMS terminado en monoamino en 5 mL de ODE. La mezcla se calienta a 150°C bajo atmosfera de N2 con agitacion; se inyectan 0,05 mmol de sulfuro de dimetilsililo. La mezcla se mantiene a 150°C durante 30 min y despues se enfna a temperatura ambiente. Los QD se lavan con etanol y tolueno 3 veces y se dispersan nuevamente en 3 mL de tolueno.

Preparacion de matrices de QD-Silicona:

Los QD de superficie modificada se mezclan en matrices de silicona a traves de dos procesos.

Proceso uno: Los QD de superficie modificada se mezclan directamente en el monomero polimerico tal como Silres en disolventes y despues la mezcla polimerica de los QD se mantiene a la temperatura de curado para producir las matrices de QD-polfmero despues de eliminar el disolvente.

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Proceso dos: las nanopartfculas de superficie modificada se mezclan con poKmero de silicio (componentes A + B, vease mas adelante) en disolventes tales como tolueno o cloroformo para obtener una solucion transparente. La solucion se transfiere a un recipiente que sirve de molde. Despues de evaporar los disolventes, se mantienen las matrices de nanopartfculas/silicio a temperatura de curado al aire para obtener una pelfcula transparente solida.

Experimento 1

Preparacion de matrices polimericas de QD-silicona como un ejemplo de PDMS QD-Sylgard:

Se disuelve el Zn-PDMS y los QD modificados con amino-PDMS en disolventes tales como tolueno o cloroformo para formar una solucion de QD. El componente PDMS, que contiene monomeros de PDMS, tal como Sylgard 184 (componente B), se anade primero a la solucion y se agita para producir una mezcla transparente. A continuacion, se anade el otro componente, que contiene entrelazador y catalizador, tal como Sylgard 184 A (componente A) en la mezcla en una proporcion deseada en peso, en el caso de Sylgard 184 la proporcion es de 10%. La mezcla transparente se seco luego y curo a cierta temperatura, en el caso de Sylgard 184 es 150°C durante 30 min para producir una matriz transparente de QD-PDMS.

Experimento 2

Preparacion de matrices polimericas de QD-silicona como un ejemplo de QD-Silres:

Se disuelve el undecilato de cinc anterior y los QD modificados con (3-mercaptopropil)-trimetoxisilano en disolventes tales como tolueno o cloroformo para formar una solucion de QD. El monomero de Silres, tal como Silres 610, se anade a la mezcla en una proporcion deseada en peso. La mezcla transparente se seco luego y se curo a cierta temperatura, en el caso de Silres 610 es de 200°C durante 30 min para producir una matriz transparente de QD- Silres.

Experimento 3

Preparacion de matrices polimericas de QD-silicona como un ejemplo de QD-acrilatos:

Se disuelven los QD modificados con metacrilato de cinc en disolventes tales como tolueno o cloroformo para formar una solucion de QD. A continuacion, se anaden monomeros de acrilatos, tales como metacrilato de metilo, en la solucion. La mezcla se agita entonces hasta que se torna transparente y se anade 1% en peso de fotoiniciador y luego se cura la mezcla bajo irradiacion UV para producir una matriz transparente de QD-acrilatos.

Caracterizaciones:

Caracterizacion del material:

Los componentes y estructuras de los compuestos polimericos de QD-silicona se pueden detectar facilmente. La estructura se puede caracterizar a traves de los metodos de caracterizacion de TEM, XRD. Los componentes se pueden caracterizar mediante IR, RMN, UV-Vis, PL, ICPMS y XPS por el tipo, proporcion de elementos de los componentes.

El analisis de PDMS o Silano terminado en tiol, amino o carboxidecilo es a traves de un procedimiento estandar para un producto comercial.

El analisis de PDMS o Silano terminado en Zn-carboxi o Zn-amino es a traves de un procedimiento estandar mas analisis IR adicional, analisis de RMN para contenido Zn y analisis por ICPMS y XPS para el elemento Zn contenido en una solucion de lavado.

Caracterizacion de la propiedad optica:

Los rendimientos cuanticos se miden en una esfera de integracion usando un polvo de fosforo YAG (95% de QE) como estandar y el uso de absorcion de UV para la absorcion y transmision de las pelfculas de QD-PDMS. Un ejemplo de la pelfcula de QD-silicona tiene mas de 90% de transparencia entre 450 nm-700 nm y QE de maximo 90% cuando esta a 0,3% en peso de QD en matrices y espesor de 100 pm.

Parece que, bajo iluminacion constante, el material luminiscente podna alcanzar una alta estabilidad fotoqmmica con una velocidad de decaimiento de E-8/s a E-7/s tanto al aire como en atmosfera de N2 a 100°C. La eficiencia cuantica de todas las nanopartfculas protegidas e incluidas fue alta, tal como por lo menos del 80%.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para la produccion de un poUmero solido con las nanopartfculas luminiscentes incluidas en el poKmero, comprendiendo el procedimiento los elementos de proceso:

(1) mezclar (i) nanopartfculas, especialmente nanopartfculas luminiscentes, con una superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprende un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional y (ii) un precursor de un polfmero solido, y

(2) permitir que se forme el polfmero solido, produciendo de este modo el polfmero solido con nanopartfculas incluidas;

en el que el primer grupo funcional esta configurado para unirse a la superficie exterior del punto cuantico y en el que el segundo grupo funcional tiene una o mas funciones seleccionadas del grupo que consiste en (a) ser miscible con el precursor del polfmero solido y (b) ser capaz de reaccionar con el precursor del polfmero solido, en el que las moleculas de proteccion comprenden dos tipos de moleculas de proteccion, en donde el primer grupo funcional del primer tipo de moleculas de proteccion comprende un ion metalico que tiene una funcionalidad de coordinacion, y en el que el primer grupo funcional del segundo tipo de moleculas de proteccion tiene una funcionalidad de base de Lewis.
2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la relacion molar del primer tipo de moleculas de proteccion con respecto al segundo tipo de moleculas de proteccion esta en el intervalo de 0,8-1,2.
3. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el segundo grupo funcional del primer tipo de moleculas de proteccion y el segundo grupo funcional del segundo tipo de moleculas de proteccion son los mismos.
4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el precursor de un polfmero solido comprende monomeros que son capaces de formar el polfmero tras la polimerizacion.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el precursor de un polfmero solido comprende un polfmero, y en el que el primer elemento de proceso implica (1) mezclar (i) nanopartfculas con la superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprenden el primer grupo funcional y el segundo grupo funcional, (ii) el precursor del polfmero solido, y (iii) un disolvente para el precursor del polfmero solido.
6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el segundo grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en un siloxano, un estireno y un acrilato, y en el que el polfmero solido comprende un polfmero seleccionado del grupo que consiste en un polisiloxano, un poliestireno y un poliacrilato, respectivamente.
7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las nanopartfculas se seleccionan del grupo que consiste en CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe y HgZnSTe.
8. Un artfculo polimerico luminiscente que comprende un polfmero solido con en el artfculo polimerico de nanopartfculas luminiscentes incluidas con una superficie externa recubierta con moleculas de proteccion que comprende un primer grupo funcional y un segundo grupo funcional,

en el que las moleculas de proteccion comprenden dos tipos de moleculas de proteccion, en el que el primer grupo funcional del primer tipo de moleculas de proteccion comprende un ion metalico que tiene una funcionalidad de coordinacion, y en el que el primer grupo funcional del segundo tipo de moleculas de proteccion tiene una funcionalidad de base de Lewis.
9. El artfculo polimerico de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que al menos parte del segundo grupo funcional de al menos parte de las moleculas de proteccion esta entretejido con cadenas de polfmero del polfmero solido.
10. El artfculo polimerico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en el que el segundo grupo funcional de al menos parte de las moleculas de proteccion es parte de una cadena polimerica del polfmero solido.
11. El artfculo polimerico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en el que la relacion molar del primer tipo de moleculas de proteccion con respecto al segundo tipo de moleculas de proteccion esta en el intervalo de 0,8-1,2.
12. El artfculo polimerico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en el que el segundo grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en un siloxano, un estireno y un acrilato, y en el que el polfmero

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solido comprende un poKmero seleccionado del grupo que consiste en un polisiloxano, un poliestireno y un poliacrilato, respectivamente.
13. El artfculo polimerico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en el que las nanopartfculas se seleccionan del grupo que consiste en CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe y HgZnSTe, y en donde el artfculo polimerico se selecciona del grupo que consiste en un recubrimiento, una capa autoportante y una placa, y en el que el artfculo polimerico permite la transmision de luz que tiene una longitud de onda seleccionada entre el intervalo de 380-750 nm.
14. Una unidad (5) de iluminacion que comprende (i) una fuente (20) de luz configurada para generar luz (21) de la fuente de luz y (ii) un convertidor (40) de luz configurado para convertir al menos parte de la luz de la fuente de luz en luz (41) del convertidor, en donde el convertidor de luz comprende el polfmero solido que puede ser obtenido de acuerdo con el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 o el artfculo polimerico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8-13.
15. Un material luminiscente (30) que comprende una pluralidad de nanopartfculas (100), en el que las nanopartfculas (100) comprenden partfculas (10) de puntos cuanticos, comprenden superficies exteriores recubiertas con moleculas de proteccion, en donde las moleculas de proteccion comprenden -[-Si(R)2-O-]n, con n = 1-20, donde R se selecciona entre metilo y fenilo,

en el que las moleculas de proteccion comprenden dos tipos de moleculas de proteccion, en donde el primer grupo funcional del primer tipo de moleculas de proteccion comprende un ion metalico que tiene una funcionalidad de coordinacion, y en el que el primer grupo funcional del segundo tipo de moleculas de proteccion tiene una funcionalidad de base de Lewis.
16. Material luminiscente (30) de acuerdo con la reivindicacion 15, en el que la relacion molar del primer tipo de moleculas de proteccion con respecto al segundo tipo de moleculas de proteccion esta en el intervalo de 0,8-1,2.